Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 4 2019 119 MATERIAL SCIENCE слитка [2, 16, 17]. Предполагается, что в процессе кристаллизации слитка в междендритных участ- ках происходит сегрегация примесей фосфора. При изотермической выдержке эти участки на- сыщаются углеродом вплоть до эвтектического состояния. При дальнейшем переохлаждении булатного слитка в этих местах образуются пер- вичные карбиды цементита не в виде сотового ледебурита либо игл первичного цементита, а в виде массивных обособленных частиц. Образо- вание избыточных первичных карбидов в виде массивных частиц в процессе кристаллизации булатного слитка объясняется по механизму Ver- hoven–Pendray [14, 15]. Металлографические исследования показа- ли, что в карбидном слое булатной стали большая часть цементита имеет продолговатую форму. Продолговатые частицы избыточного цементи- та с соотношением осей 1/3 являются основной отличительной особенностью рассматриваемой в данной работе булатной стали. Продолговатая форма избыточного цементита отсутствует в ра- ботах по сверхпластичности UHC steels [5–9]. Не обнаружены продолговатые карбиды в булат- ных сталях ледебуритного класса типа BU22A [22–25]. Продолговатые карбиды могут быть выде- лены в отдельную разновидность избыточного цементита. Такие карбиды кардинально отлича- ются по морфологическим признакам от избы- точного цементита глобулярного типа (рис. 5). Размеры продолговатых карбидов в попе- речном сечении составляют около 3…4 мкм, в продольном сечении не превышают 9…12 мкм (рис. 5, a ). Предположительно крупные про- долговатые карбиды были сформированы в про- цессе кристаллизации булатного слитка. Ков- ка клинка проходила в диапазоне температур от 960 до 560  С. В процессе деформации в этом интервале температур карбидная неоднород- ность приобретает слоистую текстуру. Длитель- ный изотермический отжиг усиливал структур- ную неоднородность. По технологии Wadsworth–Sherby [6] был об- работан нож из углеродистой инструментальной стали У15А. Нож был откован в диапазоне тем- ператур от 960 до 560  С. Вторичное выделение избыточного цементита из деформированного аустенита происходит в виде глобулярных ча- стиц, расположенных равномерно по границам бывших аустенитных зерен (рис. 5, б ). Микро- твердость находится в диапазоне значений 400…600 HV (рис. 6). Для современного режу- щего инструмента такая структура может счи- таться идеальной. Однако она не соответствует представлениям о структуре булатной стали. Структура в булатной стали Ds15P более все- го напоминает естественные композиционные Рис. 5. Морфология карбидов цементита: а – продолговатый карбид (Ds15P) ; б – сфероид избыточного цементита (У15А) Fig. 5. Morphology of cementite carbides: a – oblong carbide (Ds15P); б – spherical carbide (U15А) а б